含缺陷油气管道剩余疲劳寿命的预测

采用Paris公式计算分析了含轴向表面裂纹油气输送管的疲劳裂纹扩展过程 ,通过含缺陷油气输送管的全尺寸实物疲劳试验 ,对所采用的含缺陷管道疲劳寿命预测方法的计算结果做了实验验证 ,结果表明 ,含缺陷管道的疲劳寿命数值计算结果与实物试验结果基本吻合 ,采用Paris公式以及Zahoor等提出的管道表面裂纹尖端应力强度因子表达式进行油气输送管道的疲劳寿命计算分析是可行的。由分析和计算得知 ,含表面裂纹缺陷钢管疲劳加载周期为 1465次 ,考虑安全裕度 ,其剩余疲劳寿命约为 2 0a。含外表面裂纹疲劳扩展过程分为疲劳裂纹稳定扩展和疲劳裂纹快速失稳扩展两个阶段 ,前者的扩展周期较长 ,后者的扩展周期相对较短。     

缺陷管道剩余寿命预测

对含缺陷管道进行适用性评价,可以有计划的指导管道维修和更换,尤其对于临时修复的缺陷管道,对其剩余寿命进行预测计算,能对管道运行维护起到一定指导作用。对剩余寿命预测的缺陷类型、方法、评价标准及预测方法进行了总结分析,对适合于存在裂纹缺陷的管道实用的FAD技术疲劳寿命预测方法进行了介绍,并对存在裂纹的缺陷管道,运行压力在4.8±1MPa波动条件下的剩余寿命进行了预测计算。     

含双裂纹缺陷海底管道疲劳寿命的分析

裂纹缺陷是制约海底油气管道正常运行的关键因素,裂纹会引起管道运行期间的泄漏、断裂,双裂纹共同作用对管道的破坏更为严重。该文研究了含双裂纹缺陷管道的疲劳寿命变化规律,计算了裂纹与管道轴线夹角的变化,双裂纹之间夹角和距离变化对管道疲劳寿命的影响,并对其进行敏感性分析。结果表明,双裂纹之间夹角和距离固定,疲劳寿命随着裂纹与管道轴线夹角的增加而降低,但是变化率逐渐增加;裂纹与管道轴线夹角固定,双裂纹之间夹角和距离变化时,疲劳寿命曲线会出现多个极值点,极小值多出现在夹角为90°时。分析结果可以为海洋工程的实际情况提供参考。     

在役含缺陷压力管道安全评定方法

简要评述了国内外几种典型的含缺陷压力管道安全评定的方法,并以含超标缺陷压力管道为例,重点讲述了我国对在役含缺陷压力管道进行安全评定的方法和过程。     

含凹痕缺陷管道的有限元分析研究

采用有限元分析软件ANSYS对含有凹痕缺陷的管道应力分布进行了研究,建立了压力管道有限元模型.研究基于VON M ISES准则,分析了凹痕对管道应力值的影响。本文结合现场实际对数学模拟进行了数值计算,在不考虑管道运行范围的前提下,研究了凹痕对压力管道的疲劳寿命影响的主要因素,并对施工及管理现场提供理论指导及解决方案。     

X65钢级海洋管道全尺寸疲劳性能试验研究

文章针对X65钢级海洋管道,综合考虑焊接残余应力、应力集中、焊接初始缺陷、管道停输及内部介质压力波动等多因素影响,在国内首次开展了管道四点弯曲+内压联合的全尺寸疲劳试验研究。通过管道全尺寸疲劳性能试验,得到不同规格管道在不同应力幅下的疲劳循环次数,而后依据国际通用的标准规范BS 7608与DNV C203对全尺寸疲劳试验结果进行了量化的评定分析。该研究不仅有利于积累海洋管道全尺寸疲劳性能试验数据,且可为评价海洋管道后续的全尺寸疲劳试验寿命及服役期间的安全运行周期提供定量依据。     

含缺陷压力管道失效的模糊综合评判

含缺陷压力管道概率失效是含缺陷压力管道可靠性评定方法的研究中必不可少的内容。对含缺陷压力管道进行可靠性评定,一方面要得到含缺陷压力管道的失效概率,另一方面还应根据得到的失效概率和被评压力管道的可接受失效概率来评定管道的安全性。文章从满足工程实际应用的要求出发,通过模糊综合评判方法,确定某一含缺陷压力管道在具体环境条件下的可接受失效概率准则。     

双腐蚀缺陷海底管道临界失效压力

为研究含双腐蚀缺陷管道的失效机理,采用非线性有限元分析方法,研究轴向间距、环向间距对含双腐蚀缺陷管道剩余强度的影响。结果表明:在腐蚀缺陷宽度和深度不变的条件下,双腐蚀缺陷轴向间距的变化对管道临界失效压力有较强影响;环向双腐蚀缺陷管道的临界失效压力与腐蚀缺陷的环向夹角没有显著关系。基于此建立了含双腐蚀缺陷管道临界失效压力与含单腐蚀缺陷管道临界失效压力之间的关系,并根据规范中含单腐蚀缺陷管道临界失效压力的计算公式,推导出含双腐蚀缺陷管道的临界失效压力,其可通过计算对应长度及2倍长度单腐蚀管道的失效应力乘以无量纲函数求得,简化了含双腐蚀缺陷管道的临界失效压力的计算方法,并通过算例验证了本文方法的正确性和通用性,并得出对工程有益的结论。     

管道含外表面裂纹时的疲劳寿命预测研究

为有效预测含外表面裂纹管道的疲劳裂纹扩展寿命,基于扩展有限元方法,计算了不同管道半径厚度比、裂纹形状参数、裂纹相对深度下的管道外表面裂纹的应力强度因子。研究结果表明:管道外表面裂纹形状因子随裂纹相对深度的增加而增大,且随着裂纹形状参数的增大,其增加趋势更加显著;裂纹相对深度相同时,裂纹形状参数越大,裂纹形状因子越大;管道半径厚度比对管道外表面半椭圆裂纹形状因子的影响较小。在此基础上,建立了管道外表面裂纹应力强度因子的工程计算模型及基于Forman方程的含外表面裂纹管道的疲劳寿命预测模型。同时,开展了0Cr18Ni10Ti材料管道的三点弯曲疲劳试验,试验结果验证了所建含外表面裂纹管道疲劳寿命预测模型的有效性。该疲劳寿命预测模型可为管道结构工程设计提供参考。     

西气东输二线X80钢管焊缝疲劳寿命分析

输气管道运行过程中,输气量的变化会导致管道承受一定的波动压力,造成管道发生疲劳损伤,从而威胁管道的安全。通常在管材疲劳寿命测试和分析中尚未考虑置信度和安全概率的要求,不能完全满足管道可靠性评估的需要。为此,通过对管道焊缝材料进行疲劳实验,采用单边容限分析方法,同时考虑安全概率和置信度要求,建立了不同安全概率下西气东输二线X80钢管焊缝的疲劳寿命曲线;根据管道输气量不均匀系数,建立了管道的应力谱;在此基础上利用损伤累计原理评估了西气东输二线管道焊缝疲劳可靠性寿命。计算结果表明,在设计寿命周期内,西气东输二线管道不会发生疲劳破坏。该方法可以为管道疲劳寿命分析和可靠性评估提供依据,具有一定的工程应用价值。     

HFW钢管焊缝疲劳特性与疲劳寿命预测方法研究

受停输启用和供需变动的影响,油气管道的输送压力会发生周期性的变化,疲劳失效问题异常突出.特别是对于含有裂纹缺陷的管道,在疲劳载荷的作用下,若管道的应力强度因子幅超过疲劳裂纹扩展门槛值,裂纹就会发生疲劳扩展.当裂纹扩展到一定程度,超过管道运行压力下所能承受的临界缺陷极限尺寸,管道就会发生疲劳失效,从而影响到管道的使用寿命...     

在役天然气管道缺陷安全评定及有限元分析

综述了断裂力学的发展及国内外含缺陷压力容器的评定方法。根据中国石油西南油气田公司输气管理处天然气管道的实际运营情况,基于“合于使用”的原则,选定GB/T 19624—2004《在用含缺陷压力容器安全评定》作为判据对天然气管道缺陷进行安全评定,并分别采用COD法及ANSYS模拟分析对北内环支线某处缺陷进行安全评定,并对特殊地理位置下的管道进行了有限元分析。     

含缺陷海底管线安全评定系统研究

针对海底管线可能存在的缺陷类型,考虑缺陷尺寸、工况载荷、断裂韧度和力学强度等参数,基于权威评定规范,应用面向对象的编程语言VB开发了含缺陷海底管线安全评定系统分析软件。介绍了该系统的基本模块及功能特点。应用该系统对胜利埕岛油田某海底管线的2个检测缺陷进行了评定分析。结果表明,评定系统能够进行海底管线各类缺陷的安全分析计算,并将结果绘成失效评定图,给出可视化评定结论,为海底管线安全评定及管理提供了科学方法。     

海底管道立管系统弯头部位静、动荷载分析

海底油气管道中流体的不稳定流动会诱发立管系统的振动,使立管系统弯头部位发生疲劳破坏,影响管道的使用寿命。基于段塞流特征参数的经验关系式和简化的段塞流运动模型,提出了一种分析立管弯头部位静、动荷载的计算方法。实例计算表明:弯头部位的动反力比静压力低2个数量级,实际分析时可忽略动反力的影响,认为段塞流对管道的冲击力近似等于管道所受到的静压力;流速对立管弯头部位的静、动荷载变化规律的影响极为明显。     

CRA冶金复合海底管道整体屈曲大应变腐蚀疲劳设计

针对高温高压、高含硫、强酸性环境中发生大应变整体屈曲的耐腐蚀合金（Corrosion Resistant Alloy,CRA）冶金复合管道,通过酸性环境腐蚀疲劳试验建立CRA冶金复合管道酸性介质环境耐久性疲劳折减因数和疲劳裂纹扩展速率Paris公式,用于海底管道循环屈曲情况下的大应变腐蚀疲劳设计,包括S-N疲劳校核及基于断裂力学的裂纹扩展疲劳校核,即ECA评估。通过ECA评估确立适用于本项目CRA冶金复合管道环焊缝全自动超声波检测（Automatic Ultrosonic Testing,AUT）的验收标准,可为类似项目提供借鉴。     

凹痕管道疲劳寿命影响因素及其有限元分析

管道上的凹痕是影响管道疲劳寿命的重要因素之一。通过比较现场数据和试验数据,意图找出影响凹痕管道疲劳寿命的因素及各因素之间的关系。本文对此进行了总结,使用有限元软件对比进行了验证和研究,得出了影响凹痕管道疲劳寿命的主要因素有:凹痕的几何特征参数(包括凹痕深度、长度、肩部坡度、锐度、几何形状)、管道材料、管道几何形状、管道的运行压力、焊缝、凹痕与凹痕之间的影响,并提出了建议。     

基于BS7910复合管海底管道对接焊缝ECA评估研究

依据英国标准BS7910对含缺陷复合管海底管道对接接头进行了工程临界评估（ECA）。根据管体与焊缝拉伸试验结果确定评定曲线;按照DNV—OS—F101标准对管道取样,进行焊缝和HAZ的CTOD试验,选取最低值作为评定断裂韧性值;在评定计算中分别考虑了静态应力、循环应力、残余应力和应力集中等影响,给出了在敷设条件下考虑疲劳和不考虑疲劳时表面裂纹的极限尺寸。评估结果较DNV—OS—F101规定尺寸宽松,可见复合管含缺陷焊接接头安全裕度很高,从而为海底管道敷设过程中的焊接缺陷评估和验收提供了经验和依据。     

组合载荷下含缺陷管道的工程评定技术研究

制造和使用过程中管线不可避免地会存在各种缺陷 ,而且空间布置的管线导致管线受载复杂 ,当介质在高温、高压、易燃、易爆时必须要确保管线的安全运行 ,因此必须对含缺陷压力管道进行安全评定。鉴于此 ,就空间含缺陷管道评定中所需的极限载荷和Lr 参量进行了研究 ,基于净截面垮塌准则和Von -Mises屈服准则 ,推导了空间含缺陷管道在拉伸、弯曲、扭矩和内压组合载荷下的极限载荷方程 ;针对组合载荷作用下的含缺陷管道提出了求解Lr 参量的联立方程法、通用加载方程法和工程图解法。对现有国内外规范进行了补充和完善 ,对含缺陷管道的失效评定具有重要意义